Delft University of Technology Relating lab properties of high percentage RAP mixtures to field performance – the NL-LAB program- Sandra Erkens Delft University of Technology

Delft University of Technology Gebr. vd Lee vof Relating lab properties of high percentage RAP mixtures to field performance – the NL-LAB program- Sandra Erkens Delft University of Technology & many others!

lab properties & field performance Background: 2008: introduction CEN standards for Asphalt Concrete mixtures Asphalt Concrete (in NL most mixtures, except PA and SMA) specified through functional requirements Advantage: more insight in qualities mixture and more opportunities to address changes in constituent materials, mixtures and requirements Requirements based on past experience

Functional properties EN13108-1 for Asphalt Concrete: Resistance to moisture: IT strength ratio cond/dry Resistance to permanent Deformation, NL=cyclic Triaxial compression Nu lijkt zo’n gezamelijk belang voldoende om zaken in gang te zetten, maar het sluiten van de informatie cyclus en het verbinden van wetenschap en praktijk is niet eenvoudig gebleken. Het leggen van een relatie tussen modellen en metingen op verschillende schalen en het uiteindelijke gedrag in de praktijk is, zoals Tom heeft laten zien, de rode lijn in onze samenwerking. Het begin daarvan gaat terug tot de samenwerking tussen wegbouwkunde en mechanica, waarmee mijn beide promotoren professor Blaauwendraad en professor Molenaar het vakgebied “ mechanica van wegenbouwmaterialen en –constructie” zijn gestart. Zij waren daarmee hun tijd vooruit, want die modellen worden nu wereldwijd gebruikt in het onderzoek, maar nog nauwelijks in de praktijk. Terugkijkend is dat ook wel begrijpelijk, want de methoden en modellen die we ontwikkelden waren lastig in te passen in een werkwijze met materiaal keuzes en vooronderzoeken per project. Maar sinds 2008 werken we met Europese normen voor asfalt, met een redelijk complex en kostbaar type testing onderzoek dat vijf jaar geldig is. Daarmee lijkt de tijd rijp voor een nauwere relatie tussen wetenschap en praktijk, want met die frequentie is de interactie tussen onderzoek en praktijk veel makkelijker te realiseren. Ook speelt mee dat de keuze voor die functionele proeven is mede ingegeven door de steeds snellere veranderingen, zodat er door inzicht in wat een goed asfaltmengsel is makkelijker en sneller ingespeeld kan worden op veranderingen. Op dit moment zijn we nog niet zover, ook hier speelt het grote aantal variabelen ons parten en we zien aanzienlijke verschillen in functionele eigenschappen tussen materialen die we voorheen als 1 mengselsoort beschouwden. En die eigenschappen knopen we nu nog noodgedwongen aan het gedrag in de weg via samenstellingsgegevens, omdat we geen andere relaties hebben. Tegelijkertijd zien we dat, door dat de Europese normen meer vrijheid bieden, de variatie in bouwstoffen en samenstellingen toeneemt waardoor het steeds lastiger wordt om te weten welke relatie er tussen samenstelling en eigenschappen bestaat. Resistance to fatigue & mix stiffness: NL=4pb

Inter-relation functional requirements For standard mixtures relation between functional properties was known: Stiffness fatigue Permanent deformation (rutting) Water sensitivity +

Inter-relation functional requirements For standard mixtures relation between functional properties was known: Stiffness fatigue Permanent deformation (rutting) Water sensitivity +

Inter-relation functional requirements For standard mixtures relation between functional properties was known: Stiffness fatigue Permanent deformation (rutting) Water sensitivity + -

Inter-relation functional requirements For standard mixtures relation between functional properties was known: Stiffness fatigue Permanent deformation (rutting) Water sensitivity + - Expectation was that this would hold true for non-standard AC’s

Inter-relation functional requirements fatigue Mostly High RA content (50-80%) stiffness Bron: rapport deskundigencommissie, kalibratie functionele contracteisen asfalt, 30 okt 2009, CROW

Inter-relation functional requirements For high RA content mixes: Stiffness fatigue Permanent deformation (rutting) Water sensitivity +

Inter-relation functional requirements Less general than expected No problem if good properties lab match good performance Past experience led to max 50% recycling requirement Did we get better at it, or do functional reqs not (always) relate to field performance?

Inter-relation functional requirements NL-LAB Nationaal Live-LABoratorium Programma voor Langjarige Asfalt Bemonstering

Relation lab to field Test: lab mixed&compacted Plant mixed, lab compacted Specimens from road (0, 2 and 6 years)

Relation lab to field Take into account: Composition, also research (aging, bitumen properties) Method of mixing & compacting in lab (CEN standards allow various choices)

Relation lab to field CEN standards for mix compaction: EN 12697-30 impact compactor EN 12697-31 gyratory compactor EN 12697-32 vibratory compactor EN 12697-33 roller compactor

Relation lab to field CEN standards for mix compaction: EN 12697-30 impact compactor EN 12697-31 gyratory compactor EN 12697-32 vibratory compactor EN 12697-33 roller compactor a wheel or two wheels fitted with pneumatic tyres Smooth steel roller Steel roller used on wheel fitted with pneumatic tyres Method using a roller running on vertical sliding steel plates

Relation lab to field Take into account: Composition, also research (aging, bitumen properties) Method of mixing & compacting in lab (CEN standards allow various choices) Dutch standard uses gyratory compaction for triaxial & ITT specimens, plate compaction for 4pb

Relation lab to field Effect of compaction Cyclic triaxial compression test on plate compacted & gyratory specimens

Relation lab to field Example of results: So far 4 projects First 2 projects used 2 different lab compaction methods Variation in variation…

Relation lab to field Effect of compaction (and possibly mixing) is important -> limit variability!!! Many variables, so much data needed for analyses Aim is to continue this monitoring over time to have a reference frame for performance Allows quick innovation assessment & pin points beneficial/non-beneficial variations in materials, techniques and specifications

Driving happily ever after…..